Как образуются новые виды

У лошади 64 хромосомы, у осла 62, поэтому у их потомка, мула, их 63. Из-за этого нечётного набора у мулов почти никогда не бывает жеребят.

Что считать видом? Для животных и растений с половым размножением биологи обычно используют биологическое определение: вид представляет собой группу особей, которые в природе скрещиваются или могут скрещиваться между собой и дают плодовитое жизнеспособное потомство. Внешность может обмануть в обе стороны. Пудели и кокер-спаниели совсем не похожи друг на друга, но собаки разных пород могут спариваться, а их щенки вырастают и сами дают потомство, так что это один вид. Белоголовый орлан и африканский орлан-крикун очень похожи, но это два вида. Если бы гибридного птенца получили в лаборатории, он, скорее всего, был бы бесплодным.

Классический пример даёт мул. Мул рождается от кобылы и осла. От лошади он получает 32 хромосомы, от осла 31, всего 63. Чтобы образовались яйцеклетки или сперматозоиды, хромосомы должны выстроиться совпадающими парами, а хромосомы лошади и осла плохо подходят друг к другу, и одной вообще не достаётся пары. Поэтому половые клетки обычно получаются неполными, и мулы бесплодны. Известен редкий случай, когда самка мула родила детёныша, но лошади и ослы остаются двумя разными видами.

Разделённые географией

Чтобы из одного вида получилось два, его популяции должны перестать обмениваться генами и разойтись настолько, что уже не смогут скрещиваться. Чаще всего это происходит путём аллопатрического видообразования. Название составлено из греческих корней со значением «другая родина». Река меняет русло, открывается долина, или несколько животных перебираются через море на остров и не могут вернуться. После разделения у каждой популяции свои мутации, свои случайные события и свой отбор под действием другого климата, другой пищи и других хищников. OpenStax описывает северную пятнистую неясыть и мексиканскую пятнистую неясыть на западе США как популяции, которые разошлись именно так. Насколько большим должен быть барьер, зависит от животного: долина, которая останавливает мышь, ничего не значит для летающего насекомого.

Много видов из одного

Когда один вид расселяется по многим свободным нишам, он может раз за разом разделяться. Это адаптивная радиация. Цепочки островов идеально для неё подходят, потому что вода между островами разделяет популяции. Гавайские цветочницы произошли от одного вида-основателя. Теперь среди них есть зерноядные птицы с толстыми крепкими клювами, птицы, которые пьют нектар длинными клювами, и насекомоядные с заострёнными клювами. Дарвиновы вьюрки на Галапагосских островах дают ещё один пример радиации. На острове Дафни-Майор учёные 31 год, на протяжении шести поколений, наблюдали за самцом вьюрка, прилетевшим с острова Санта-Крус, и его потомками. Начиная со второго поколения эта семья вела себя как вид, отдельный от остальных вьюрков острова.

Разделение на одном месте

Симпатрическое видообразование происходит вообще без физического барьера. У растений оно часто начинается с полиплоидии. Это ошибка клеточного деления, после которой у особи оказываются лишние полные наборы хромосом. Растение с 2n = 6, которое по ошибке образует диплоидные гаметы, может дать тетраплоидное потомство с 4n = 12. Такие растения скрещиваются друг с другом, но не с родительским видом, поэтому новый вид может появиться за одно-два поколения. Некоторые культурные формы пшеницы, хлопчатника и табака являются аллополиплоидами, возникшими при межвидовой гибридизации и удвоении хромосом. У животных группы тоже могут разделиться, если питаются или живут в разных частях одного места. В озере Апойеке в Никарагуа, кратерном озере возрастом около 1800 лет, популяция рыб-цихлид появилась всего около 100 лет назад, а там уже живут две формы с разным строением тела и разной пищей. Возможно, это ранняя стадия разделения на два вида.

Что разделяет виды

Биологи делят барьеры на две группы: до образования зиготы, то есть оплодотворённой яйцеклетки, и после. Презиготические барьеры мешают спариванию или оплодотворению. Два вида лягушек могут размножаться в разное время года: один с января по март, другой с марта по май. Два вида сверчков могут предпочитать разную почву. Светлячки одного вида не отвечают на световой сигнал другого. Органы тела могут не подходить друг к другу, а некоторые цветки подходят только одному виду опылителей. Постзиготические барьеры действуют позже: гибридный зародыш может не развиться, это нежизнеспособность гибридов, или гибрид может вырасти бесплодным, как мул, это бесплодие гибридов.